広域放射線サーベイのためのリアルタイムマッピングソフトウェアの開発

高橋 時音; 小泉 光生; 吉見 優希*; 持丸 貴則*

JAEA-Technology 2025-007, 26 Pages, 2025/11

JAEA-Technology-2025-007.pdf:1.6MB

イベント会場等にテロ行為目的で核・放射性物質が持ち込まれることを防ぐため、放射線検出器により、出入りする人や車両を個別に検査する手法が一般的に用いられている。しかし、こうした検査をすり抜ける可能性があるため、補完的にゲート内の広範囲にわたる放射線サーベイを行い、核・放射性物質が持ち込まれていないことを確認する必要がある。広いエリアを効率的に放射線サーベイする手法として、GPSを搭載したガンマ線検出器を用い、移動しながら測定した位置情報と線量を記録する「放射線マッピング」が有効である。ネットワークを利用すると、複数台の検出器からのGPSと測定データを指揮所で集計し、測定の進行状況や、測定した放射線量マップをリアルタイムで確認することが可能となる。このような仕組みを導入することにより、測定の重複や抜け落ちを防ぐとともに、不審な放射線源を迅速に検出できるようにできる。さらに、ガンマ線検出器にスペクトロメーターを導入すると、放射性同位体の同定に基づく適切な対処が可能となる。このような広域放射線サーベイを行うため、リアルタイムマッピングソフトウェアを開発した。開発したソフトウェアは、GPS付ガンマ線スペクトルメーターから送信される測定データを受け、リアルタイムで逐次処理し、あらかじめダウンロードしておいた地図データ上に描画する。また、線量の上昇した領域でスペクトルを積算することにより放射性同位元素の同定が行え、それに基づいて対処法が決定できるようになった。さらに、本ソフトウェアは、情報セキュリティを向上させるため、ローカルネットワークのみでも利用できるようになっている。本報告書では、開発したソフトウェアの概要を紹介するとともに、エッセンスを簡易化したコードを付録で提供する。提供したコードは、オープンかつフリーのOS、ライブラリ、環境で開発しており、誰でも導入して使用可能である。

The Development and application of the stirred-reactor coupon analysis (SRCA) test method

Reiser, J. T.*; Neeway, J. J.*; Cooley, S. K.*; Parruzot, B.*; Heredia-Langner, A.*; Gin, S.*; Thomas, M.*; Smith, N. J.*; Icenhower, J. P.*; Stone-Weiss, N.*; et al.

International Journal of Applied Glass Science, 16(4), p.e16707_1 - e16707_16, 2025/10

https://doi.org/10.1111/ijag.16707

A new technique, termed the stirred-reactor coupon analysis (SRCA) method, has been developed to measure the rate of glass dissolution in forward-rate conditions. Monolithic glass coupons are partially masked with an inert material before placement in a large volume of well-mixed solution with known chemistry and temperature for a predetermined duration. After the test, the mask is removed, and the difference in step height between the protected area and the exposed corroded portions of the sample coupon is measured to determine the extent of glass dissolution. The step height is converted to a rate measurement using the test duration and glass density. Test parameters such as sample surface preparation and test duration were evaluated to determine their effects on the measured rates. Additionally, results from an interlaboratory study (ILS) consisting of 12 laboratories from 11 different institutions are presented, where each laboratory performed 12 independent tests. When removing experimental outlier data, the 95% reproducibility limits for the SRCA method has no statistical difference with previously published standardized test methods used to determine the forward rate of glass dissolution. Overall, this paper describes steps necessary to perform the test method and provides the statistical calculations to evaluate test accuracy.

Development of an electron spin resonance spectroscopy code for measuring carbonate radicals in tooth enamel and verification of its practicality using irradiated Japanese macaque teeth

山下 琢磨*; 林 哲平*; 光安 優典*; 小野 健太*; 岩見 聡音*; 木野 康志*; 関根 勉*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 清水 良央*; et al.

International Journal of Radiation Biology, 8 Pages, 2025/00

https://doi.org/10.1080/09553002.2025.2510676

東京電力・福島第一原子力発電所事故による野生ニホンザルに対する低線量率で慢性的な被ばくによる放射線生物影響を調べている。放射線生物影響をきちんと理解するには、個々の個体の被ばくを推定する必要があり、我々は歯のヒドロキシアパタイト中に生成する炭酸ラジカルを指標に被ばく線量を推定している。本研究では、電子スピン共鳴(ESR)測定して得たESRスペクトルから炭酸ラジカル成分を抽出する分離プログラムを開発し、その実用性を評価した結果を報告する。

歯中炭酸ラジカルの電子スピン共鳴法測定におけるマイクロ波パワーの検討

岩見 聡音*; 山下 琢磨*; 光安 優典*; 小野 健太*; 岡 壽崇; 高橋 温*; 木野 康志*; 関根 勉*; 清水 良央*; 千葉 美麗*; et al.

KEK Proceedings 2024-6, p.91 - 95, 2024/12

ESR線量計測法の検出限界線量の改善を目指している。本研究では、ESR測定時にマイクロ波出力を変化させ、各ラジカルの飽和挙動を調べた。炭酸ラジカルと有機ラジカルのスピン緩和時間の違いから、マイクロ波出力を4.0mWにすると、S/N比が改善し検出限界線量を引き下げることができるという見込みを得た。

Demonstration of shape analysis of neutron resonance transmission spectrum measured with a laser-driven neutron source

小泉 光生; 伊藤 史哲*; Lee, J.; 弘中 浩太; 高橋 時音; 鈴木 敏*; 有川 安信*; 安部 勇輝*; Lan, Z.*; Wei, T.*; et al.

Scientific Reports (Internet), 14, p.21916_1 - 21916_9, 2024/09

https://doi.org/10.1038/s41598-024-72836-8

Laser-driven neutron sources (LDNSs) can generate strong short-pulse neutron beams, which are valuable for scientific studies and engineering applications. Neutron resonance transmission analysis (NRTA) is a nondestructive technique used for determining the areal density of each nuclide in a material sample using pulsed thermal and epithermal neutrons. Herein, we report the first successful NRTA performed using an LDNS driven by the Laser for Fast Ignition Experiment at the Institute of Laser Engineering, Osaka University. The key challenge was achieving a well-resolved resonance transmission spectrum for material analysis using an LDNS with a limited number of laser shots in the presence of strong background noise. We addressed this by employing a time-gated Li-glass scintillation neutron detector to measure the transmission spectra, reducing the impact of electromagnetic noise and neutron and gamma-ray flashes. Output waveforms were recorded for each laser shot and analyzed offline using a counting method. This approach yielded a spectrum with distinct resonances, which were attributed to In and Ag, as confirmed through neutron transmission simulation. The spectrum was analyzed using the least-square nuclear-resonance fitting program, REFIT, demonstrating the possibility of using an LDNS for nondestructive areal-density material characterization.

Preliminary status and results of the JAEA/ISCN fission signature assay instrument for delayed gamma-ray spectrometry nuclear safeguards

Rodriguez, D. C.; 赤松 駿介*; Rossi, F.; 鈴木 敏*; 高橋 時音

Proceedings of 65th Annual Meeting of the Institute of Nuclear Materials Management (Internet), 9 Pages, 2024/07

Under the MEXT subsidy to promote nuclear security related activities, we will present the preliminary results from the new Fission Signature Assay Instrument that was fabricated and fully installed in November 2023. We will describe the instrument within the context of the JAEA-JRC collaboration development and the experimental activities planned with it in the larger context of finishing off Phase-III development.

大規模公共イベント等における核・放射性物質モニタリング技術開発

高橋 時音; 山口 郁斗*; 弘中 浩太*; 持丸 貴則*; 小泉 光生; 山西 弘城*; 若林 源一郎*

第44回日本核物質管理学会年次大会会議論文集(インターネット), 4 Pages, 2023/11

原子力機構では、大規模公共イベント等におけるテロ対策強化のため、会場周辺の広い範囲で核・放射性物質を迅速に検知するためのモニタリング技術開発を行っている。本プロジェクトでは、放射線検出器を測位センサや通信機器と組み合わせ、様々な場面で使用可能なマッピング装置を開発を進めている。屋内外でマッピング試験を実施し、放射線量の高い場所を特定できることを確認した。あわせて、核物質を含む中性子線源を探索するための高速中性子検出技術開発を行っている。2本のロッド型検出器を十字に組み合わせた装置を用いて測定を行い、1本の時に比べて線源方向をより精度よく特定することができることを確認した。本稿では、プロジェクトの近況について報告する。

ISCNにおける核鑑識・核検知に関する放射線技術開発

木村 祥紀; 高橋 時音; 弘中 浩太; 持丸 貴則*; 小泉 光生

放射線(インターネット), 48(2), p.61 - 65, 2023/11

https://doi.org/10.11470/houshasen.48.2_61

近年、不法移転された核物質及びその他の放射性物質(Materials Out of Regulatory Control: MORC)を使用した核・放射線テロ(RNテロ)の脅威が国際社会で広く認識され、これらの対策として核セキュリティに関する能力整備が各国で進められている。核セキュリティでは核物質等を保有する原子力施設の防護措置の強化だけでなく、核検知(MORCの検知・回収)や核鑑識(MORCに関連する犯罪捜査・現場初動対応)といった技術的手段の整備も重要となる。本講演では、放射線計測分野を中心とした核鑑識及び核検知に関する技術的課題を議論し、原子力機構核不拡散・核セキュリティ総合支援センター(ISCN)で進められている放射線技術開発について紹介する。

Current status of a JAEA development program on nuclear and radioactive materials detection techniques in major public events

小泉 光生; 高橋 時音; 弘中 浩太; 持丸 貴則*; 山口 郁斗*; 木村 祥紀; 谷垣 実*; 正木 弘子*; 原田 博司*; 後藤 淳*; et al.

Proceedings of INMM & ESARDA Joint Annual Meeting 2023 (Internet), 7 Pages, 2023/05

Development of radiation detector systems are essential to prevent nuclear terrorism in major public events. They are required to find nuclear and radioactive materials effectively at gates and in event sites. Overview of such detector system development program is given. (1) Broad area survey system: Broad area survey measurements are usually implemented to ensure radioactive materials, such as dirty bomb, are not placed in a site. To carry out the surveillance efficiently, combination of radioactive detector and mapping system is required. We are, therefore, developing a gamma-ray detector with a GPS system and a simultaneous localization and mapping (SLAM) system to cover outdoor and indoor surveillance. A secure low-power and long-range network system using Wi-SUN FAN is being tested. It would be beneficial to coordinate detector systems, to correct information. They are monitored in an operation center. An artificial intelligent (AI) program is also under development to eliminate false alert from an obtained gamma-ray spectrum. A compact Compton camera would be applicable to figure out the location of hidden radioactive materials. A system with GAGG crystals is being tested. (2) Neutron detector system using plastic scintillation detectors: Neutron detection would be useful to find out nuclear materials and neutron sources shielded in heavy-element materials. A plastic scintillation detector is chosen as a detector material, because that is low-cost, sensitive to fast neutrons, easy to handle, and thus easy to be deployed. Gamma-ray background can be reduced by employing a Pulse Shape Discrimination (PSD) technique to enhance the sensitivity to fast neutrons. Developments of systems using PSD plastic scintillation detectors are in progress.

核セキュリティのための中性子検出器開発・試験

小泉 光生; 持丸 貴則*; 高橋 時音; 弘中 浩太; 山西 弘城*; 若林 源一郎*

近畿大学原子炉利用共同研究等経過報告書,令和3年度, p.57 - 60, 2023/03

原子力機構は、核セキュリティ補助金の下、テロ目的に置かれた核・放射性物質を検知する技術開発を行っており、その一環として、核物質や放射性物質などから放出される高速中性子を検知する検出器の開発を行っている。本報告書は、近畿大学原子力研究所において行った、検出器の性能試験結果を報告するものである。開発した中性子検出器は、波形弁別ができる平板型(25252.5cm)のプラスチックシンチレーション検出器で、4隅に光電子増倍管(PMT)を取り付けたものである。PMTからのパルス出力はデジタイザーで積分し、イベント発生時間とともに、リストデータとして保存した。データ解析した結果、同時事象のみ取り扱うことで、ノイズの削減と中性子ガンマ線の弁別能力向上ができることを確認した。また、角度依存性の実験から、核・放射性物質探知に有用であることを確認した。